Quando perguntamos às
pessoas a relação entre os micro-organismos e o corpo humano, o senso comum é
de que esses pequenos seres vivos só nos causam doenças e outros problemas. Mas
a ciência nos explica que isso não é verdade! Fungos, bactérias e vírus podem
ser a causa de enfermidades, mas o nosso corpo é colonizado por milhões de
outros micro-organismos que nos trazem muitos benefícios. Todos nós somos um
vasto ecossistema com uma diversidade biológica muito grande. No texto de hoje
do especial temático, vamos entender quem são esses micro-organismos, como nós
os adquirimos e quais os benefícios que eles nos trazem; além disso,
abordaremos como a ciência os estuda. Pronto para entender mais sobre o
microbioma do seu corpo?
A cada 1 célula humana
presente em nosso corpo outras 10 são de micro-organismos, ou seja, somos um
aglomerado de células humanas, de fungos, bactérias e também vírus; sendo este
conjunto todo denominado microbioma humano. A aquisição desses ocorre depois
que nascemos. Quando estamos na barriga de nossa mãe somos praticamente
estéreis, ou seja, sem microbioma próprio, mas a partir do momento que passamos
pelo canal vaginal (no caso do parto normal) ou somos expostos ao ambiente
(como na cesárea) começamos a adquirir esses micro-organismos. Estudos mostram
que quando um bebê nasce seu microbioma começa a se desenvolver graças à
amamentação, ou seja, a colonização do sistema digestório dá-se pelos
micro-organismos oriundos da mãe. Bebês que se alimentam do leite materno ficam
mais saudáveis e menos propensos a alergias, diarréias e outras enfermidades
graças ao microbioma que ele ganha de sua mãe! Ao longo da vida adulta,
conforme crescemos e nos desenvolvemos, tanto nossa alimentação quanto as
pessoas com que convivemos e local onde moramos, são determinantes na formação
e estabelecimento do nosso microbioma.
Mas onde podemos
encontrá-los em nosso corpo? Eles estão presentes em toda a superfície que está
em contato com o ambiente, como na nossa pele, nariz, ouvido, olhos, sistema
genital e gastrointestinal. Em todos esses locais, a quantidade e variedade de
micro-organismos muda. A pele, o maior órgão de contato com o meio externo,
possui milhares de micro-organismos, sendo que as regiões úmidas como axilas,
virilhas e dedos dos pés possuem uma maior quantidade e variedade de espécies
do que regiões oleosas. Nos olhos, especialmente no tecido conjuntivo que forra
a parte externa do olho e a parte interior das pálpebras, a quantidade de
micro-organismos é pequena. Isso ocorre porque as lágrimas, que mantêm esse
tecido úmido, contêm substâncias bactericidas que dificultam o crescimento dos
mesmos.
Dos sistemas do corpo, o
sistema gastrointestinal é o que possui a maior diversidade de
micro-organismos, por causa do seu grande tamanho (o que gera uma longa
superfície onde eles podem se aderirem) e da grande disponibilidade de
nutrientes. Ao longo desse sistema o microbioma também varia. No estômago, por
exemplo, a presença do suco gástrico que auxilia na digestão, dificulta o
crescimento de vários micro-organismos. Já a porção final do intestino, o
cólon, é a parte com maior número de micro-organismos. É importante lembrar que
essa variação na composição do microbioma nas diversas partes do corpo ocorre
devido a diversos fatores como a temperatura, pH, umidade, oxigenação,
nutrientes e imunidade.
O conjunto dos
micro-organismos que habitam nosso corpo é denominados de microbioma residente.
A maioria deles vivem em harmonia com o nosso organismo, sem causar danos ou
doenças, sendo consideradas comunidades microbiana estáveis. Entre os vários
benefícios desse microbioma podemos citar seu papel na aquisição de nutrientes,
no caso dos micro-organismos do intestino, os quais são capazes de sintetizar
aminoácidos essenciais e vitaminas, além de degradar muitos componentes não que
não seriam absorvidos pelas células humanas. Além disso, o microbioma auxilia
na proteção contra patógenos e atua na modulação do sistema imune.
|
O termo metagenômica compreende a ciência que estuda o material genético de amostras ambientais para acessar os micro-organismos ali presentes. Primeiramente temos que pensar que todos os micro-organismos possuem DNA. Como, nos dias de hoje, não temos tecnologia e/ou conhecimento suficientes para cultivá-los em laboratório, estudar a comunidade microbiana existente numa amostra utilizando o DNA presente na mesma foi uma saída engenhosa que nos permitiu conhecer melhor os micro-organismos existentes. Os cientistas utilizam a técnica de sequenciamento de DNA para acessar a informação presente em uma amostra de interesse. A partir disto, pode-se predizer desde as espécies presentes até a função desempenhada por elas.
|
Mas quão estáveis são essas
comunidades? As alterações em nossa saúde podem causar o rompimento do
equilíbrio entre os micro-organismos e o nosso corpo. A maioria das infecções
conhecidas são causadas por organismos oportunistas - aqueles que estão no
microbioma normal do corpo humano - e não por patógenos estritos, ou seja,
aqueles que obrigatoriamente parasitam o corpo e resultam em doença. Uma
simples eliminação do microbioma normal faz com que nos tornemos mais
suscetíveis a aquisição de infecções tanto por bactérias e, fungos como
protozoários oportunistas. A terapia com antibióticos, por exemplo, pode causar
efeitos adversos que permanecem de forma prolongada no microbioma humano,
inibindo inclusive os micro-organismos necessários ao funcionamento adequado e
portanto abre portas a infecções mais severas. Devemos pensar que as mudanças
no microbioma são a causa e não a consequência das modificações fisiológicas
dos organismos.
O conhecimento prévio a
respeito da composição dessa população microbiana subestimou a população de
micro-organismos, pois apenas uma pequeníssima proporção deles pode ser
cultivada em condições de laboratório. O projeto Microbioma Humano (“Human
Microbiome Project” – HMP) foi criado para estudar detalhadamente esse
microbioma e analisar seu papel na saúde e na doença dos seres humanos. Muitos
pesquisadores pelo mundo todo se esforçam para decifrar o genoma coletivo do
microbioma humano. A metagenômica é o nome dado a uma forma de análise do
material genético de micro-organismos a partir de uma amostra direta do
ambiente de estudo, ou seja, do nosso corpo. Assim os micro-organismos podem
ser detectados sem precisar de cultivo com meios de cultura.
Sabe-se que mais de 50% de
todo microbioma humano é desconhecido e ainda, 80% das bactérias identificadas
pela técnica de metagenômica não podem ser cultivadas em laboratórios, em
outras palavras, sem a metagenômica conheceríamos menos de ¼ do microbioma que
compõe as partes do nosso corpo.
O nosso texto especial
temático “Eu, ecossistema” traz os principais benefícios do microbioma normal,
composto por milhares de micro-organismos benéficos à nossa saúde. Além disso,
ressalta também que diferentes e pequeninos seres-vivos compartilham o mesmo
espaço com nossas células em cada região do nosso corpo e apresentam um papel
crítico na sobrevivência de nós, seres-humanos, ao participarem de atividades
necessárias a saúde como digestão, crescimento, proteção contra agentes infecciosos
e também na resposta imune. Visto a especificidade dos pequeninos seres, o
estado de saúde do hospedeiro é de extrema importância neste momento para o
estabelecimento (ou não) de uma infecção.
Como podemos ver o senso de
que os micro-organismos só nos causam coisas ruins pode ser comum mas a ciência
têm inúmeros fatos provando o contrário! Agora que você conhece mais seu corpo,
não se esqueça dos outros 90% que não são você mas fazem parte de você!
Gostou do texto? Tem dúvidas
ou sugestões? Comente abaixo ou nos mande um email. Sua opinião é sempre
bem-vinda!
Até a próxima!
Por Nathália de Moraes
nathalia.esalq.bio@gmail.com
e Mariana Lopes
mslopes25@gmail.com
e Sarina Tsui
tsui.sarina@gmail.com
Referências
Arnold, C. (2013). Gut feelings: the
future of psychiatry may be inside your stomach. Disponível em:
http://www.theverge.com/2013/8/21/4595712/gut-feelings-the-future-of-psychiatry-may-be-inside-your-stomach
Eles estão entre nós. Disponível em
http://revistagalileu.globo.com/Galileu/0,6993,ECT987532-1948-2,00.html. Acesso
em 09/03/2015
Gonçalves, F. G. Flora normal. InfoEscola. Disponível em
http://www.infoescola.com/microbiologia/flora-normal/. Acesso em: 09 mar. 2015.
Icaza-Chávez ME. Microbiota intestinal en la salud y la
enfermedad. Revista de Gastroenterología de México. 2013;78:240---248.
Katie, W.M. (sem data). Do You Have a Stinking
Gut? (And Why You Should
Want One). Disponível em:
http://wellnessmama.com/2303/stinking-gut/.
Maczulak, A. Why the
world needs bacteria. (2010). In: Allies and Enemies: how the world depends on
bacteria. FT
Press.
ISBN-10: 0-13-701546-1
Microbiologia Bacteriana Humana. Disponível em:
http://mundomicrobiologia.blogspot.com.br/2012/08/microbiota-bacteriana-humana.html.
Acesso em 09 mar. 2015.
Moon, P. (2009). Uma cidade chamada você. Revista
Época. 602: 122-123
Morgan, X.C.;
Huttenhower, C. (2012) Chapter 12: Human Microbiome Analysis. PLoS Comput Biol. 8(12):
e1002808. doi:10.1371/journal.pcbi.1002808
Murray, P.R. e cols. Microbiologia Médica. 5ª ed. Rio de Janeiro:
Elsevier, 2006.
ScienceDaily. (2012).
"Breast milk promotes a different gut flora growth than infant
formulas." Duke
University Medical Center. Disponível em: www.sciencedaily.com/releases/2012/08/120827094353.htm
SEKIROV, I.;
RUSSELL, L. S.; ANTUNES, L. C. M. ; FINLAY, B. B. Gut Microbiota in
Health and Disease. Physiol Rev 90: 859–904, 2010.
Turnbaugh, P.J., Ley,
R. E.; Hamady, M.; Fraser-Liggett, C.M.; Knight, R.; Gordon, J.I. (2007). The
human microbiome project. Nature. 449: 804-810.
GRICE et al.
Topographical and Temporal Diversity of the Human Skin Microbiome. Science,
324: 1190 - 1192, 2009.
MENDES, R; RAAIJMAKERS,
J. M. Cross-kingdom similarities in microbiome functions. The ISME Journal,
1–3, 2015. doi:10.1038/ismej.2015.7.
I, ecossystem
When we ask to someone what is the relation between microorganisms and
human body, the common sense is to answer that these tiny living beings causes
only diseases and other problems. But science explains to us that this is not
true! Fungi, bacteria and virus might be the cause some illness, but our body
is colonized by millions of microorganisms that bring several benefits to us.
We are all an extensive ecosystem with a large biological diversity. Today, in
this special issue, we are going to understand who are these microorganisms,
how do we acquire them and what are the benefits they bring to us; besides
this, we will look how the science study them. Are you ready to know more about
your body’s microbiome?
For each human cell on our body there are ten microorganisms cells, in
other words, we are a conglomerate of fungi, bacteria and virus, and this is
called the “human microbiome”. The acquirement of these microorganisms occurs
after we were born. When in our mother’s belly we are almost sterile but from
the moment we pass through the birth canal (in a normal birth) or we are
exposed to the environment (in a cesarean) we start to acquire these
microorganisms. Some researches show that when a baby is born, its microbiome
starts to develop thanks to breastfeeding, wherein colonization of the digester
system is due to mother’s microorganisms. Throughout adulthood, as we grow and
develop, both our feeding habits as well as people which we live and where we
live, are crucial to the appearance and establishment of our microbiome.
But where can we find these microorganisms in our body? Well, they are
in all the surface that is in contact with the environment as our skin, nose,
ear, eyes, genitals and gastrointestinal system. In all these locations, the
amount and the variety of these microorganisms change. The skin that is the
biggest organ in contact with the environment has thousand of microorganisms,
and different humid areas like armpits, genitals and toes have a greater number
and variety of species than oily regions. Although in the eyes, especially in
the connective tissue that lines the outside of the eye and the inside of the
eyelid, the amount of microorganisms is smaller. This is due to the tears that
keep this tissue wet and also contain antibacterial substances.
|
Metagenomics comprises the science that studies the genetic material of environmental samples to access the microorganisms. Foremost, let’s think that every microorganism are composed by genetic material, DNA. Nowadays, we have no technology and / or sufficient knowledge to cultivate all them in laboratory, studies based on the DNA present in the microbial community in a sample was a skillful way, which allowed us to better understand the existing microorganisms. Scientists use DNA's sequencing technique to access this information in a sample of interest. From this, species can be predicted as well as the role played by them.
|
Considering body systems, the gastrointestinal system has the greatest
diversity of microorganisms, due to its large extension (which creates a long
surface where they can be adhered to) and great nutrient availability. Along
with this system the microbiome also varies. In the stomach, for example, the
presence of the gastric juice is a challenge to the growth of many
microorganisms. However, the final portion of the gut - the colon - is the part
with greater number of microorganisms. It’s important to remember that this
variation of the microbiome composition in different body parts is related to
several factors such as temperature, pH, humidity/moisture, oxygenation,
nutrients and immunity.
All microorganisms that inhabit in our body are called resident microbiome.
Most of them live in harmony with our body/organism, without causing damage or
diseases, as stable microbial communities. Among the several benefits that are
related with the microbiome, we can mention their role in the acquisition of
nutrients, in the case of the gut microorganisms, which are able to synthesize
essential amino acids and vitamins and degrade many components that will be not
be absorbed by human cells without them. Furthermore, the microbiome assists in
the protection against pathogens and modulates the immune system.
But how much stable are these communities? Changes in our health can
cause balance rupture between the microorganisms and our body. Most of
well-known infections are caused by opportunistic organisms - that are in the regular
microbiome of the body - and not by microorganisms that are strict
pathogens - those that mandatorily parasitize the body and causes diseases. A
simple elimination of normal microbiome make us more susceptible to infections
by both bacteria and fungi as well as protozoan opportunistic. Antibiotic
therapy, for example, can cause adverse effects that remain for a prolonged
time into the human microbiome, inhibiting the microorganisms necessary for
suitable functioning and therefore opens the door to more severe infections. We
must think that the changes in the microbiome are the cause of and not the
consequence of organisms’ physiological modifications.
Prior knowledge about microbial composition underestimated the
population of microorganisms, because a very small proportion of them can be
grown in laboratory conditions. Human Microbiome Project (HMP) was created to
study this microbiome in detail and to analyze its role in human health and
disease. Efforts to decipher the collective genome of the human microbiome are
taken by researchers around the world. Metagenomic analyze microorganisms’
genetics from a sample of the environment, or in our body. Thus, microorganisms
identification and function can be detected without cultivating them in growth
medium.
It is well known that over 50% of all human microbiome is still unknown
and 80% where detect with uncultured techniques that identified bacteria that
cannot grown in laboratory conditions, in other words, without metagenomic less
than ¼ of the microbiome that compose our body would not be known.
This text "I, ecosystem" brings the main benefits of health
microbiome, composed by thousands of beneficial microorganisms to us. It also
emphasized that different microorganisms share the same space with our cells in
different regions and have a critical role in our survival. They are enrolled
in important activities such as digestion, growth, protection against
infectious agents and also in the immune response. Since the specifity of these
organisms, host health status is very important at this time, because its
determine the establishment (or not) of an infection.
As can be seen the
common sense that microorganisms only cause injuries is quite widespread but
science have several facts proving them otherwise! Now that you know a little
more about your body, do not forget the ‘other’ 90% that are not you but make
part of you!
Like the text? Have
questions or suggestions? Comment below or send us an email. Your opinion is
always welcome!
See you!
Por Nathália de Moraes
nathalia.esalq.bio@gmail.com
e Mariana Lopes
mslopes25@gmail.com
e Sarina Tsui
tsui.sarina@gmail.com
Referências
Arnold, C. (2013). Gut feelings: the future of psychiatry may be inside your stomach. Disponível em:
http://www.theverge.com/2013/8/21/4595712/gut-feelings-the-future-of-psychiatry-may-be-inside-your-stomach
Eles estão entre nós.
Disponível em
http://revistagalileu.globo.com/Galileu/0,6993,ECT987532-1948-2,00.html. Acesso
em 09/03/2015
Gonçalves, F. G. Flora
normal. InfoEscola. Disponível em
http://www.infoescola.com/microbiologia/flora-normal/. Acesso em: 09 mar. 2015.
Icaza-Chávez ME. Microbiota
intestinal en la salud y la enfermedad. Revista de Gastroenterología de México.
2013;78:240---248.
Katie, W.M. (sem data). Do You Have a Stinking Gut? (And Why You Should
Want
One). Disponível
em: http://wellnessmama.com/2303/stinking-gut/.
Maczulak,
A. Why the world needs bacteria. (2010). In: Allies and Enemies: how the world
depends on bacteria. FT Press.
ISBN-10: 0-13-701546-1
Microbiologia Bacteriana
Humana. Disponível em:
http://mundomicrobiologia.blogspot.com.br/2012/08/microbiota-bacteriana-humana.html.
Acesso em 09 mar. 2015.
Moon, P. (2009). Uma cidade
chamada você. Revista Época. 602: 122-123
Morgan,
X.C.; Huttenhower, C. (2012) Chapter 12: Human Microbiome Analysis. PLoS Comput Biol. 8(12):
e1002808. doi:10.1371/journal.pcbi.1002808
Murray, P.R. e cols.
Microbiologia Médica. 5ª ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2006.
ScienceDaily.
(2012). "Breast milk promotes a different gut flora growth than infant
formulas." Duke
University Medical Center. Disponível em:
www.sciencedaily.com/releases/2012/08/120827094353.htm
SEKIROV,
I.; RUSSELL, L. S.; ANTUNES, L. C. M. ; FINLAY, B. B. Gut Microbiota in
Health and Disease. Physiol Rev 90: 859–904, 2010.
Turnbaugh,
P.J., Ley, R. E.; Hamady, M.; Fraser-Liggett, C.M.; Knight, R.; Gordon, J.I.
(2007). The human microbiome project. Nature. 449: 804-810.
GRICE
et al. Topographical and Temporal Diversity of the Human Skin Microbiome.
Science, 324: 1190 - 1192, 2009.
MENDES,
R; RAAIJMAKERS, J. M. Cross-kingdom similarities in microbiome functions. The
ISME Journal, 1–3, 2015. doi:10.1038/ismej.2015.7.
